SIEMENS直流调速系统6RA70课程设计报告Word格式文档下载.doc
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3.1方案论证 6
3.2系统设计 6
3.2.1结构框图 6
3.2.2系统原理图及工作原理 7
3.3单元电路设计 7
3.3.1单元电路工作原理 8
4设计实验题目 11
4.1熟悉6RA70直流调速系统的外部接线，掌握直流调速系统的结构 11
4.2学习DriveMonitor软件的使用方法 11
4.3系统基本参数输入 12
4.4速度、电流双闭环调速系统的参数优化，系统的控制参数监视及分析 15
4.4.1参数优化 15
4.4.2参数监视与分析 15
4.5速度、电流双闭环调速系统的运行 16
4.5.1双闭环调速系统的动态特性 16
4.5.2双闭环调速系统的跟随性能 19
图4-12双闭环调速系统的跟随性能 20
图4-13双闭环调速系统的跟随性能 20
图4-14双闭环调速系统的跟随性能 21
4.5.3双闭环调速系统的抗扰性能 21
4.6斜坡函数发生器的参数设定及波形调整，改变斜率观察系统特性 23
4.6.1参数设定与波形调整 23
4.6.2系统特性分析 27
4.7利用模拟量输出通道D/A转换器实现系统电流及速度动态响应曲线的测试 27
4.8电机给定运行轨迹控制系统的分析与设计 28
4.8.1给定波形不同时的系统运行轨迹 28
4.8.2速度和电流环P、I不同时的系统运行轨迹 30
4.9电机模型的辨识与参数优化 39
4.9.1控制系统计算机仿真的过程 39
4.9.2Matlab建模与仿真 41
4.9.3转速环与电流环断开操作 41
4.9.4线性系统离散化 41
4.9.5离散系统的模型辨识 42
4.9.6离散系统连续化 45
4.9.7Simulink环境中的系统模型、仿真结果及分析 48
4.9.8对比仿真图像与实际图像 52
5结论 55
6使用仪器设备清单 56
7收获和体会 57
8参考文献 58
1概述
SIMOREGDC-MASTER以其高度运行可靠性和使用性在世界范围内的各个工业领域著称，其操作非常简单，并且不需要专门的编程知识，所有设置均可通过参数设定设备进行。
参数设定也可通过PC的菜单提示进行，以实现快速地投入运行。
西门子6RA28/24/70直流调速器为全数字式，其中，6RA70又具有如下特点：
电枢电流：
15-2000A
电枢电压：
420-485VDC
励磁可调：
SIMOREGDC-MASTER是全数字调速装置，它接到三相交流电网上，并能调节直流调速系统的电枢和励磁。
优化的通讯技术：
SIMOREGDC-MASTER使用开放的和标准的PROFIBUS-DP现场总线系统，通过RS232接口可直接连接到PC和实现装置对装置通讯。
装置与装置间通讯：
使用新颖的BICO技术使SIMOREGDC-MASTER在软件功能性方面达到一个新水平。
只需简单的参数设定，就可实现功能块的不同组合，满足实际的应用。
BICO新颖的软件解决方案使用RS485：
接口实现装置与装置间的连接，因而实现一个高速全数字设定值级链。
DriveMonitor是实现对西门子传动设备现场调试的一个工具软件。
可以进行参数设定,故障分析和跟踪记录等功能。
主要功能包括：
参数设定、装置诊断、参数备份和刷新、数据记录跟踪、参数比较等。
通过西门子6RA70直流调速系统装置，探究直流调速系统。
2课程设计任务及要求
2.1设计任务
（1）学会使用SIMENS直流控制系统装置。
（2）确定控制系统方案，画出系统的原理图和方框图，并使用SIMENS直流控制系统装置完成自动控制系统的设计任务。
（3）撰写课程设计报告
2.2设计要求
（1）熟悉SIEMENS直流调速系统6RA70的外部接线；
（2）熟悉并学会使用SIEMENS直流控制系统装置；
（3）按照要求确定自动控制系统方案；
（4）画出系统的原理电路图和方框图；
（5）学习DriveMonitor软件的使用方法
（6）掌握SIEMENS直流控制系统装置的各种参数设定方法；
（7）设计出相应的系统配置并完成调试；
（8）撰写课程设计报告。
3理论设计
3.1方案论证
为了满足工业自动化对电气传动系统越来越高的性能要求，西门子公司1999年隆重推出了新型的直流驱动产品6RA70，它广泛适用于各个工业领域，诸如印刷机械、起重机械的行走机构和提升机械、电梯及有轨缆车传动，橡胶、造纸和钢铁工业中的传动，剪切机，校直机和卷取机、轧机的主传动，横向剪切或薄膜机传动以及其他特殊应用场合。
与西门子公司的前代直流驱动装置相比，6RA70的特性从机械结构到软件特点都有重大突破。
它采用了与西门子交流驱动产品一致的电子箱，机械结构更加紧凑，模板可以自由配置，安装方便简单，6RA70系列单机电流可达2 000A，装置与装置可以直接并联，扩展电流可达12 000A。
全部的6RA70直流驱动装置可以实现单象限或四象限运行，供电电压等级为400V、575V、690V和830V，电枢电流范围15～2 000A，励磁电流范围3～40A，过载能力可达150%，也可以提供成柜装置，即接即用。
3.2系统设计
3.2.1结构框图
图3-1单闭环控制系统框图
图3-2双闭环控制系统框图
3.2.2系统原理图及工作原理
图3-3系统原理图
3.3单元电路设计
3.3.1单元电路工作原理
（1）速度调节器电路
图3-4速度调节器电路图
速度调节器电路图如图所示，其工作原理为：
通过设定P621，P622，P623，P624的值来控制速度调节器的给定值与反馈值，从而得到偏差值，进而实现速度的开环控制或者闭环控制。
同时可以通过设定Kp和Tn的参数使调机器工作在最佳状态。
（2）电流调节器电路
图3-5电流调节器电路图
电流调节器电路图如图所示，电流调节器通过得到给定值与反馈值的偏差来实现电流的调节。
通过改变P值来控制电流调节器的给定与反馈，如果是单闭环调速系统，则可以通过设定P602的值来改变是否与反馈。
（3）振荡、方波发生器电路
图3-6振荡、方波发生器电路图
振荡、方波发生器原理图如图所示，通过设定P480，P481，P482，P483的参数值来改变方波的波形。
通过设定P485的值为1是方波发生器作为输入。
（4）斜坡函数发生器电路
图3-7斜坡函数发生器电路图
斜坡函数发生器电路图如图所示，通过设定P633，P634，P635，P636，P637，P638，P639，P640，P641,P646的参数改变斜坡函数发生器的功能。
（5）电流限幅电路
图3-8电流限幅电路图
（6）转矩限幅，速度限幅调节器电路
图3-9转矩限幅，速度限幅调节器电路图
4设计实验题目
实验题目：
（1）熟悉6RA70直流调速系统的外部接线，掌握直流调速系统的结构；
（2）学习DriveMonitor软件的使用方法；
（3）系统基本参数输入；
（4）速度、电流双闭环调速系统的参数优化，系统的控制参数监视及分析；
（5）速度、电流双闭环调速系统的运行；
（6）斜坡函数发生器的参数设定及波形调整，改变斜率观察系统特性；
（7）利用模拟量输出通道D/A转换器实现系统电流及速度动态响应曲线的测试；
（8）电机给定运行轨迹控制系统的分析与设计；
（9）确定被控对象的传递函数模型，并利用Simulink设计合适的速度调节器的PI参数，通过仿真得到理想的阶跃响应曲线，并在6RA70系统上实现；
4.1熟悉6RA70直流调速系统的外部接线，掌握直流调速系统的结构
4.2学习DriveMonitor软件的使用方法
与SIMOREG装置连接步骤：
（1）双击Drivemonitor快捷图标打开画面
（2）通过file/new/baseonfactorysettingoremptyparameterset新建一个项目
（3）项目设置
（4）在线设置
Drivemonitor常用功能应用：
（1）在线参数设置
（2）参数备份和参数下载
（3）参数文件的导出导入
（4）参数比较功能
（5）参数表转化成EXCEL表形式
（6）参数类型选择
（7）故障诊断
（8）装置连接量（K和B）的应用查询
（9）TRACE功能应用
通过DriveMonitor对速度、电流双闭环调速系统的参数进行优化，掌握系统的控制参数监视及分析。
4.3系统基本参数输入
P051置21恢复出厂设置，等待6RA70控制箱的显示屏出现“o7.0”后进行基本参数设置。
（1）额定电枢电流设置：
P076.1置10%
图4-1额定电枢电流设置
（2）额定励磁电流设置:
P076.2置10%
图4-2额定励磁电流设置
（3）电枢线电压设置：
P078.1置220V
图4-3电枢线电压设置
（4）反馈量设置：
P083置3EMFactualvalue
图4-4反馈量设置
（5）电枢电流设置：
P100置1.2A
图4-5电枢电流设置
（6）电枢电压设置：
P101置220V
图4-6电枢电压设置
（7）励磁电流设置：
P102置0.13A
图4-7励磁电流设置
（8）额定转速设置：
P104置1500r/m
图4-8额定转速设置
4.4速度、电流双闭环调速系统的参数优化，系统的控制参数监视及分析
4.4.1参数优化
（1）电流环参数自动优化:
P051置25，在30s内顺序闭合转速环和电流环的开关，并且人为堵转直至显示“o7.2”结束。
（2）速度环参数自动优化:
P051置26，在30s内顺序闭合转速环和电流环的开关，直至显示“o7.2”结束。
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